Antonín Vortel. Interaktivní tabule ve výuce fyziky

Transkript

1 Antonín Vortel Interaktivní tabule ve výuce fyziky

2

3 Jihočeská universita v Českých Budějovicích Pedagogická fakulta Katedra aplikované fyziky a techniky Interaktivní tabule ve výuce fyziky Diplomová práce Vedoucí práce: PaedDr. Jiří Tesař Autor: Antonín Vortel

4

5 Anotace: Cílem této práce je přiblížit význam užití interaktivních tabulí ve výuce fyziky, porovnání interaktivních tabulí na českém trhu a porovnání vhodného softwaru pro výuku fyziky na interaktivní tabuli, obeznámit s historií interaktivní tabule a poukázat na klady či zápory její implementace do výuky fyziky. V neposlední řadě vytvořit elektronický obsah použitelný při výuce fyziky na interaktivní tabuli a jeho ověření v praxi. Anotation: The aim of this work is to explain the importance of using interactive whiteboards in the teaching of physics.' Comparisons of interactive whiteboards, sold in the Czech market and comparison of suitable software for teaching physics at the interactive whiteboard. Apprising with the history of the interactive whiteboard and point on its accomplishments or negatives of its implementation in the teaching of physics. Finally, create electronic content to use in teaching physics at the interactive whiteboard and its verification in practice.

6 Prohlašuji, že svoji diplomovou práci jsem vypracoval samostatně pouze s použitím pramenů a literatury uvedených v seznamu citované literatury. Prohlašuji, že v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb. v platném znění souhlasím se zveřejněním své diplomové práce, a to v nezkrácené podobě elektronickou cestou ve veřejně přístupné části databáze STAG provozované Jihočeskou univerzitou v Českých Budějovicích na jejích internetových stránkách, a to se zachováním mého autorského práva k odevzdanému textu této kvalifikační práce. Souhlasím dále s tím, aby toutéž elektronickou cestou byly v souladu s uvedeným ustanovením zákona č. 111/1998 Sb. zveřejněny posudky školitele a oponentů práce i záznam o průběhu a výsledku obhajoby kvalifikační práce. Rovněž souhlasím s porovnáním textu mé kvalifikační práce s databází kvalifikačních prací Theses.cz provozovanou Národním registrem vysokoškolských kvalifikačních prací a systémem na odhalování plagiátů. Datum:

7 Poděkování: Tímto děkuji PaedDr. Jiřímu Tesařovi za poskytnutí užitečných rad, informací souvisejících s tématem a objektivních postřehů během tvorby této diplomové práce.

8 OBSAH: 1. ÚVOD ŠKOLNÍ PREZENTAČNÍ POMŮCKY HISTORIE ŠKOLNÍCH POMŮCEK PRO HROMADNOU PREZENTACI Školní tabule Zpětný projektor Interaktivní tabule INTERAKTIVNÍ TABULE NA TRHU SMART TECHNOLOGIES PROMETHEAN OSTATNÍ Zařízení společnosti Hitachi Zařízení Ebeam IMPLEMENTACE INTERAKTIVNÍ TABULE DO VÝUKY VÝHODY VÝUKY S INTERAKTIVNÍ TABULÍ NEVÝHODY VÝUKY S INTERAKTIVNÍ TABULÍ SOFTWARE PRO VÝUKU FYZIKY NA INTERAKTIVNÍ TABULI AUTORSKÝ SOFTWARE Smart notebook Active inspire Open-Sankoré DEMONSTRAČNÍ SOFTWARE... 39

9 Phun Algodoo Step KStars planetárium na PC Edison Newton Fyzika zajímavě Aplety pro MS Excel z EXPERIMENTÁLNÍ LABORATOŘE CMA Couch Pasco Vernier E- PUBLIKACE Fyzika i-učebnice od vydavatelství Fraus Zebra- Fyzika Fyzika v prádelně TVORBA OBSAHU PRO INTERAKTIVNÍ TABULI APLET - PISTOLE APLET PONORKA APLET CÍSAŘSKÁ KORUNA APLET HYDRAULICKÝ ZVEDÁK... 63

10 6.5. PREZENTACE ARCHIMÉDŮV ZÁKON PREZENTACE - OPAKOVÁNÍ KAPALIN ZKUŠEBNÍ TEST OPAKOVÁNÍ KAPALIN ALTERNATIVNÍ VERZE APLET JAK VZNIKÁ DUHA APLET OPRAVA ELEKTRICKÉHO OBVODU APLET DOŘEŠENÍ ZAPOJENÍ ELEKTRICKÉHO OBVODU ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA A JINÉ ZDROJE: PŘÍLOHY:... 75

11 Úvod 1. ÚVOD Donedávna běžným inventářem učebny na základní i střední škole, byla černá nebo zelená tabule, křída na psaní, houba a hadr na mazání tabule, stoly a židle. Žáci používali klasické učebnice v knižní podobě, poznámky psali do papírových sešitů. Technický vývoj jde neustále kupředu (nové nástroje a metody ve zdravotnictví, nové materiály a postupy v automobilovém průmyslu atd.). Díky neustálému vývoji a novým technologiím, dochází mimo jiné i ke zlevňování a větší dostupnosti těchto technologií. Náklady na pořízení osobního počítače (základní model dnes označovaný: počítač pro kancelářské účely) byly před dvaceti lety kolem třech průměrných měsíčních platů bez softwarového vybavení. Dnes i se základním programovým vybavením je cena základního modelu do 2/3 výše jednoho průměrného měsíčního platu. Dnes, díky tomuto trendu, se dá říci, že osobní počítač je základní výbavou téměř každé domácnosti. V době snadno dostupných informací na internetu, každodenní práce s počítačem, snadno dostupných chytrých telefonů, tabletů, elektronických čteček knih, kdy si bez těchto vymožeností většina z nás nedovede život ani představit, nezbývá školám nic jiného, než se tomuto trendu přizpůsobit. Není nezbytné, aby školy nabízely při výuce tu nejmodernější techniku. Jejich prioritním cílem je žáky naučit získávat a třídit potřebné informace tak, aby je byli schopni v běžném životě uplatnit. Je více než jisté, že není možné tento cíl plnit pouze s klasickými pomůckami. Jako ve všech odvětvích dochází i ve školství k inovaci zaběhnutých postupů a pomůcek. Informační technologie stále více nahrazují tradiční pomůcky. Různý animační software se stává levnější alternativou k prezentačním pomůckám, snaží se často zábavnou formou zapojit žáky do výuky. Dnes se ve velkém učebny vybavují tzv. Interaktivními tabulemi, které jsou základním nástrojem při prezentování interaktivního materiálu nejen ve školách, ale i v různých přednáškových sálech. Stále více je využívají i různé soukromé firmy pro prezentaci svých produktů. 11

12 Úvod Mým oborem je výuka fyziky na druhém stupni základní školy. Fyzika, jako povinný předmět na druhém stupni základních škol, je pro velkou část žáků svým obsahem nesrozumitelný, těžký na pochopení a proto i často neoblíbený. Cílem této práce bude tedy seznámení se s Interaktivními tabulemi a jejich užití jako motivačního nástroje pro potřeby výuky fyziky na základních školách. 12

13 Školní prezentační pomůcky 2. ŠKOLNÍ PREZENTAČNÍ POMŮCKY Jak již bylo zmíněno v úvodu, interaktivní tabule jsou základním nástrojem pro prezentaci interaktivního obsahu. Jedná se vlastně o vylepšenou školní tabuli Historie školních pomůcek pro hromadnou prezentaci Nejprve se podívejme na historický vývoj a vznik zásadních pomůcek pro hromadnou prezentaci učebního či jiného obsahu Školní tabule Jistě každý z nás si vybaví školní třídu, které na přední zdi vévodí dřevěná černě nebo zeleně natřená, výškově nastavitelná tabule s vyklápěcími bočními křídly, krabička kříd a houba na setření tabule. [14] Školní tabule, jak jí známe, je celkem mladá záležitost. Za vznikem této moderní školní tabule stojí tenká dřevem orámovaná deska z černého nebo šedivého kamene. První doložené zmínky o použití této desky se datují k roku 1801, poprvé byla použita v USA kolem roku 1801 učiteli vojenské akademie. Název tabule byl prý poprvé použit skotským učitelem zeměpisu kolem roku 1820, který si takovou tabuli připevnil na zeď a používal ji na zápis témat a problémů, o kterých s žáky diskutoval. Tato velká deska vychází z menšího předchůdce, jehož používání je známé z indiánských škol, z 11. století, kde se žáci učili psát zprava doleva. [15] Podobné malé tabulky používané ve školství pod termínem: Blackboard zmiňuje v roce 1739 The Oxford English Dictionary. Klasické školní tabule můžeme rozdělit dle použitého materiálu a způsobu zápisu rozdělit na: černá tabule (black board) bílá tabule (white board) flipchart (píše se na velké papírové listy připevněné na tabuli) 13

14 Školní prezentační pomůcky Černá tabule Jedná se o nejznámější a nejpoužívanější tabuli. Nejčastěji je vyrobena ze dřeva a natřena černou nebo zelenou barvou, případně je vyrobena z tabule plechu (taková se nechá použít i jako magnetická). K zápisu se používají křídy. Nejprve se používaly obyčejné (bílé křídy), později i barevné. Obrázek 1 - Klasická tabule Největší výhodou v porovnání s ostatními typy klasických tabulí je vysoký kontrastní poměr zapsaného textu k pozadí (bílí text na zeleném podkladu je velice dobře čitelný a nejméně unavuje lidské oko). Velkou nevýhodou je vysoká prašnost (zaviněná částečky křídy, které se uvolňují do vzduchu během psaní na tabuli a suchého stírání tabule). Tato prašnost má za následek zhoršení kvality ovzduší ve třídě, také může být velkým zdravotním problémem pro některé žáky. Bílá tabule Obrázek 2 - Bílá tabule Je to velmi často používaná tabule zvláště mimo školní sektor. Dnes bílé tabule často nahrazují černé tabule. Tyto tabule jsou často vyrobeny ze zarámované plastové folie, případně z bíle lakovaného železného plechu. Ty kvalitnější a samozřejmě dražší jsou vyrobeny z keramické desky. Na bílé tabule se píše barevnými popisovači (fixy plněné speciální barvou, umožňující snadné smazání z tabule). 14

15 Školní prezentační pomůcky Velkou nevýhodou tohoto typu tabule je horší kontrastní poměr mezi psaným textem a pozadím (text na bílém pozadí více unavuje oči, ze zadní části třídy je hůře čitelný) a pokud barvou z popisovače potřísníte oděv, dojde k trvalému poškození oděvu. Výhodou je menší prašnost proti černým tabulím, ale stále je poměrně vysoká. Flipcharty Jedná se vlastně o velký trhací papírový blok připevněný k podkladové desce. Převážně se používá na krátké prezentace mimo školní prostředí. Velkou výhodou je možnost se znovu vracet k dříve zapsaným informacím. Obrázek 3 - Flipchart Tato tabule má spíše více nevýhod: vysoké provozní náklady (dokupování papírových bloků) malé rozměry (konstrukční omezení, dané požadavkem na pohodlné manipulování listem papíru) stejně jako u bílých tabulí horší kontrastní poměr psané informace vůči pozadí. 15

16 Školní prezentační pomůcky Zpětný projektor Obrázek 4 - Laterna magica Další často používanou prezentační technikou je zpětný projektor. Jedná se o zařízení, které je schopné promítat zvětšený obraz na zeď (promítací plátno) před sebe. [16][17] Zpětný projektor vychází z vynálezu holandského fyzika Christiaana Huygense zvaného Laterna magica. Tento přístroj spatřil světlo světa v šedesátých letech 17. století. Jednalo se vlastně o přímého předchůdce projektoru diapozitivů. Významnější užití Laterny magica nastalo v 18. století, kdy tento vynález sloužil k zábavě na projekcích v různých hradech a zámcích. Díky výkonnějším zdrojům světla došlo ke zdokonalení Laterny magica a přístroj se ve 20. letech 19. století začal používat při přednáškách pro usnadnění výkladu ve školství (umožnil rychlé zobrazení i složitějších obrazců). Ve 20. století se zdokonalený projektor ujal a stal se velmi oblíbeným. Jako projektor na diapozitivy se hojně využíval až do 80. let 20. století. Ovšem varianta na promítání z kartiček malých rozměrů nebyla dostačující, a tak v roce 1945 je vyvinut pro potřeby americké armády zpětný projektor (u nás znám jako Meotar). Tento zdokonalený projektor umožňuje projekci z velkých fóliových listů, na které je možné snadno kreslit či tisknout různé informace včetně složitých nákresů. Tyto projektory se používají dodnes. Dnešní digitální projektory vycházejí také z principu Laterna magica. Kartička s obrázkem, přes kterou prochází světlo ze zdroje, aby její obsah mohl být přes optiku promítnut, je nahrazena stínítkem, kde pomocí tekutých krystalů (stejně jako u LCD displejů) je vytvořen obraz, který je pak promítán na stěnu. 16

17 Školní prezentační pomůcky Interaktivní tabule [6][7][8] Interaktivní tabule je prezentační zařízení, které kombinuje obě dříve zmiňované. Jednoduše řečeno, jedná se o školní bílou tabuli, na kterou je promítán obraz z projektoru. Umožňuje zobrazení vybraného obsahu, ovládání programového vybavení připojeného počítače, ale i záznam zapsané informace. Obrázek 5 - Interaktivní tabule Jak bylo zmíněno výše, interaktivní tabule pracuje ve spojení s počítačem, z toho plyne, že kompletní přípravu na výklad s interaktivní tabulí můžeme vytvořit předem na počítači. Cokoliv vytváříme na počítači, můžeme opakovaně použít později, případně i později libovolně upravit. To je nespornou výhodou tohoto zařízení. Také je možné provézt záznam zapsaných informací na interaktivní tabuli. Princip Jak již víme, interaktivní tabule se skládá z osobního počítače, bílé tabule na zdi a digitálního projektoru. Nejedná se jen o obyčejnou bílou tabuli, na kterou je možné psát a malovat, ani o bílé plátno, na které se promítají různé informace. Interaktivní tabule umožňuje nejen ony dvě zmíněné činnosti, ale je možné přes ni ovládat počítač a s ním spojená další zařízení. Mozkem interaktivní tabule je osobní počítač s instalovaným obslužným softwarem, ke kterému je připojena dotyková tabule bílé barvy a dostatečně velkých 17

18 Školní prezentační pomůcky rozměrů (tabuli můžeme přirovnat k zvětšenému grafickému tabletu). Tabule slouží jako vstupní zařízení (klávesnice a myš) a výstupní zařízení (monitor), kdy na ni digitální projektor promítá obraz z počítače. [9] Interaktivní tabule se nejčastěji dělí podle principu, na kterém pracuje dotyková plocha (rezistivní, elektromagnetické, kapacitní, ), případně podle způsobu projekce (s přední a zadní projekcí). Rezistivní dotykové tabule: Povrch tabule je pokryt speciální folií, která se skládá ze dvou vodivých vrstev od sebe oddělených malou vzduchovou mezerou. Každou vrstvu si můžeme představit, jako plochu, na které se zvětšující se vzdáleností od výchozí strany zvětšuje elektrický odpor. Vždy u jedné vrstvy elektrický odpor narůstá spolu se změnou polohy ve vertikálním směru a u druhé vrstvy v horizontálním směru. Při stisku této folie dojde k propojení obou vodivých ploch a uzavření elektrického obvodu. Výsledná pozice X, Y je dána velikostí elektrického odporu podle místa stisku. K ovládání takovéto tabule je možné použít jakýkoliv předmět, který nemá ostrou hranu, případně jí lze ovládat přímo rukou. Tabule dokáže plně nahradit počítačovou myš, dokáže reagovat pouze na jeden stisknutý bod ve stejnou chvíli. Z důvodu použité dotykové dvou-vrstvy je tabule náchylná k mechanickému poškození. Elektromagnetická dotyková tabule: Za deskou tabule je soustava elektrických vodičů, poloha X, Y se určuje podle velikosti indukce elektrického proudu. Elektromagnetický obvod se uzavírá přes stylus. Stylus může být aktivní nebo pasivní. Aktivní stylus vyžaduje napájení (bateriové nebo ze sítě). Jednoduše řečeno informace o poloze na tabuli je 18

19 Školní prezentační pomůcky počítači známa, pouze pokud je použitý k ní dodaný stylus. Tabuli NELZE ovládat přímo prstem. Ovládání pouze originálním stylusem. Dokáže plně nahradit počítačovou myš. Proti rezistivní tabuli je elektromagnetická tabule odolnější vůči mechanickému poškození. Kapacitní dotyková tabule: Tabule pracující na tomto principu pracuje téměř totožně jako elektromagnetická tabule. Detekce umístění souřadnic prstu (X, Y) využívá změny kapacity, ke které dojde přiložením prstu k tabuli. Technologie této tabule nevyžaduje k funkci nutně žádný další nástroj (dá se tedy plně ovládat rukou) a je kompletně uložena za deskou tabule (nehrozí tedy bezprostřední poškození žáky). V tuto chvíli se jedná asi o nejvíce vhodnou technologii pro použití ve školním prostředí. Navíc poslední tabule s touto technologií umožňují snímat více bodů ve stejný okamžik. Takováto tabule tedy dokáže nabídnout mnohem komfortnější ovládání, případně i soutěžení dvou účastníků na jedné tabuli. Laserová: Nejedná se přímo o tabuli jako takovou. Nejčastěji se tato technologie využívá u přenosných zařízení. V obou horních rozích rámu jsou umístěny laserové vysílače a snímače. Otočná zrcátka pak paprsky promítají nad celou projekční plochou. Stylus, který je tvořen odraznou plochou, pak odráží paprsky zpět. Pozice (X, Y) se pak vypočítá triangulací. Tato technologie umožňuje projekci téměř na libovolný povrch. Nevýhodou této technologie je citlivost na znečištění optického ústrojí (často i malá prachová částice dokáže celý systém paralyzovat). 19

20 Školní prezentační pomůcky Technologie infračerveného paprsku: Tato technologie se používá u přenosných zařízení. Využít je možné jakoukoli rovnou plochu vhodnou k promítání. Objekt (prst, stylus) je zaměřen infračerveným paprskem, příslušný software pak vypočte polohu objektu. 20

21 Interaktivní tabule na trhu 3. INTERAKTIVNÍ TABULE NA TRHU [7] První interaktivní tabuli podobnou té, kterou známe, uvedla na trh společnost Smart technologies v roce Od té doby se na trhu objevují další výrobci jako Promethean, Ebeam, NANHAO (Beijing) Science and Technology, Hitachi, Mimio, Teamboard a další. Na českém trhu jsou asi nejvíce rozšířené produkty společností Smart technologies a Promethean, i když v poslední době v důsledku tlaku na snižování cen se objevují např. produkty Hitachi, Epson a další. Častým rozdílem mezi produkty bývá technologie snímání polohy prstu nebo nástroje, typ projekce či autorský software. Většina výrobců umožňuje kombinovat tabule s různými projektory různých výrobců. Stropní projektory mají výhodu ve svém umístění (jedná se o ochranu projektoru před poškozením, krádeží jeho polohou), jsou výhodné i svou cenou. Velkým problémem standardních stropních projektorů je fakt, že si často sami stíníte (na tabuli není korektně zobrazen požadovaný obsah). Projektory s krátkou nebo ultrakrátkou projekční vzdáleností jsou sice podstatně dražší, jsou v dosahu žáků, ale díky krátké projekční vzdálenosti eliminují problém stínění přednášející osobou. Navíc je možné je instalovat přímo na nosnou konstrukci tabule. Tabule je pak mobilnější, hlavně je možné zvolit i konstrukci s výškovou nastavitelností, což se ocení hlavně na prvním stupni základních škol. Je téměř nemožné říci, zda produkty té či oné společnosti jsou lepší, přínosnější. Každý systém má svá pro a proti, každý člověk preferuje jiné z nich. V mém případě, pokud bych si měl vybrat mezi Smartboardem nebo Activboardem, zcela jistě bych upřednostnil Smartboard, hlavně pro možnost ovládání rukou a fakt, že použitá pera jsou pasivní (nepotřebují zdroj napájení). Na druhou stranu znám spoustu učitelů, kteří pracují s oběma systémy a sami by volili Activeboard. 21

22 Interaktivní tabule na trhu Na následujících stránkách si přiblížíme produkty nejběžněji používaných zařízení na našich školách SMART technologies Jak již bylo uvedeno výše, tato společnost byla vůbec první, která uvedla na trh interaktivní tabuli. Dá se říci, stále udává tempo a trendy při vývoji prezentační techniky. Tabule této společnosti známé pod názvem Smartboard jsou mezi učiteli velice oblíbené (snad díky možnosti ovládání rukou či jednoduchému a přehlednému autorskému programu dodávaného ve své základní podobě s tabulí). [7] Tabule této společnosti se vyrábějí v několika variantách. Od ekonomické řady Smartboard 480 až po Smartboard 800. Tabule jsou vyráběny pro práci s přední projekcí (projektor je umístěn před tabulí). Dá se říci, že tabule je možné kombinovat se všemi standardními projektory s běžnou vzdáleností projekce i s projektory s krátkou a ultrakrátkou vzdáleností projekce. Tabule, které jsou dnes nabízeny výrobcem, je možné připevnit na stěnu, případně zakoupit stojan pro jejich montáž. Všechny, dnes prodávané Smartboardy, umožňují ovládání rukou i perem. Všechny tabule jsou nabízeny jak v základním zobrazovacím formátu 4:3, tak i v novém formátu 16:9. Tabule ekonomické řady 480 dokáže snímat jeden bod ve stejný okamžik. Ovládání je možné pomocí prstu či dodaného pera. Tabule řady 600 jsou nyní obohacené o funkci: chytrý dotyk, tabule tak dokáže rozeznat dlaň (mazání - virtuální houba), prst či pero. Tato tabule je nabízena i ve formátu 16:10, případě v integrovaném provedení, kdy je projektor pevně integrován do rámu tabule. 22

23 Interaktivní tabule na trhu Tabule řady 800 přinášejí navíc k chytrému dotyku i možnost multi dotyku (v jeden okamžik zařízení dokáže rozpoznat a zpracovat více dotyků). Jedná se o velice přínosnou funkci, která může vyučování oživit i o souboj dvou účastníků pracujících ve stejný okamžik na jedné tabuli. Společnost Smart technologies nabízí řadu rozšiřujících doplňků. Autorský program Smart notebook v základní verzi dodávaný s tabulí, je možné doplnit o modul nástrojů a funkcí pro matematiku. Hlasovací zařízení zařízení, které dokáže oživit hodinu soutěžním duchem, případně získat povědomí o znalostech žáků. Nespornou výhodou tohoto systému je Smart exchange portal provozovaný výrobcem, který slouží ke sdílení vypracovaných aktivit k prezentaci na interaktivních tabulích Promethean Další, v našich školách velice rozšířenou technikou, je technika společnosti Promethean, kterou většina z nás zná pod značkou Activeboard. Řekl bych, že se jedná o světovou dvojku výrobců interaktivních tabulí. Stejně jako Smart technologies tato společnost oslovila velkou část uživatelů svým autorským softwarem ActiveInspire, který oproti konkurenci nabízí poněkud vyspělejší funkce. Na druhou stranu je staví do pozadí fakt, že s možností ovládání rukou přišli až nedávno. Také volba aktivního pera (pero je na baterie) není příliš šťastným řešením. Několikrát se mi stalo, že vyučující přede mnou zapomněl vložit pera do napájecího stojánku, případně je tam vložil obráceně, pera pak byla nefunkční a já jsem ztratil (po dobu nabíjení) možnost ovládání a zápisu přes tabuli. 23

24 Interaktivní tabule na trhu [8] Nyní společnost Promethean na českém trhu nabízí tabule ve třech variantách. Od ekonomické Activeboard 178 přes středně ekonomickou variantu Activeboard 300 PRO až po jejich vlajkovou loď Activeboard 500. Ekonomická verze Activeboard 178 je dodávána jen v jedné velikosti a poměru stran 4:3. Ovládání je pouze prostřednictvím aktivního pera. Tabule je jednodotyková. Střední verze Activeboard 300 PRO je vyráběna ve třech velikostech. Hlavním rozdílem je možnost zápisu dvěma pery zároveň. Přistupovat k obsahu mohou tedy dvě osoby zároveň. Activboard 500 je nabízen v provedení standardního poměru stran 4:3 a širokoúhlého 16:9. Tato tabule již přináší možnost ovládání rukou. Aktivní pera jsou zachovány i u této verze. Na této tabuli, stejně jako u předchozího typu, mohou pracovat opět dvě osoby ve stejný čas. Obdobně jako Smart technologies nabízí Promethean hlasovací zařízení. Hlasovací zařízení je nabízeno ve dvou variantách: Activote - umožňuje volby ano/ne, případně výběr až z 6-ti možností ActivExpression - proti Activote je rozšířen i o možnost zadání textové odpovědi. Společnost Promethean nabízí i další příslušenství: ActivArena ActiView ActivPanel - jedná se o dvě pera, která dovedou pracovat ve stejný okamžik. Žákovská pera je možné zapnou / vypnout učitelem. - jedná se o visualizéry, které dokážou přenést obraz předmětu či knihy na tabuli. - jedná se o virtuální panel, který vám umožní ovládat tabuli ze vzdáleného místa stejně jako byste stáli přímo u tabule. Tato pomůcka vám umožní volný pohyb po učebně (je možné jí 24

25 Interaktivní tabule na trhu nahradit tabletem a instalovanou vzdálenou plochou počítače, ke kterému je připojena tabule). Stejně jako konkurenční Smart technologies provozuje Promethean portál ke sdílení výukových materiálů Ostatní Kromě výše zmíněných výrobců interaktivních tabulí, kteří v tuto chvíli vedou v prodeji na našem trhu, je možné se setkat i s výrobky jiných společností. Prozatím se s produkty alternativních společností setkáváme převážně v soukromém sektoru, kde nejdůležitějším kritériem při koupi zařízení je cena. Také v komerčních sálech je veden důraz na univerzálnost, proto není důležité pořizovat zařízení s vlastním autorským programem. Klienti si často přinášejí prezentace v nějakém rozšířeném formátu, případně použijí bezplatný program pro prohlížení prezentace, který dokáže prohlížet dokumenty vytvořené v jejich oblíbeném autorském programu a není vázán přímo k určitému zařízení. Bohužel z pohledu učitele je obtížné využívat tabule alternativních výrobců z důvodu nedostatečné podpory pro školské uživatele ze strany výrobců a různorodosti autorských programů. Ve školách, kde mají kvalitní ICT pracovníky, mají učitelé dostatečné zázemí k experimentování s levnějšími (alternativními produkty). Jejich vlastní technická podpora dokáže vyhledat alternativní univerzální programy, případně zdroje materiálů použitelné pro levnější tabule. Z ušetřených finančních zdrojů je pak možné rozšířit řadu technických pomůcek pro vyučování. 25

26 Interaktivní tabule na trhu Zařízení společnosti Hitachi Jedná se o poměrně u nás rozšířenou variantu výše zmíněných produktů. [6] Společnost Hitachi nabízí své standartní interaktivní tabule pod značkou Starboard. Jedná se o tabule ovladatelné přímo prstem ruky umožňující multi-touch (snímání vícero dotyků ve stejný čas). K tabulím Hitachi je dodáván bezplatný autorský software, který oproti autorským programům zmíněných výše nabízí pouze základní funkce. Program je možné nahradit jiným produktem (placeným, případně i bezplatným). Jako příjemná alternativa autorského programu může být i univerzální nástroj Open- Sankoré, kterému bude věnováno několik řádek v následující kapitole. Společnost Hitachi nabízí i menší přenosné dotykové interaktivní zařízení pro projekci na libovolnou volnou pracovní plochu. Nabízí je v provedení pro práci s pasivním perem nebo prstem Zařízení Ebeam [18] Jedná se o univerzální senzorické zařízení, které ve spojení s digitálním projektorem dokáže proměnit běžnou popisovatelnou tabuli na plně interaktivní zařízení. Jedná se vlastně o snímač, který se umístí na okraj běžné tabule a následně po kalibrování je schopen snímat pozici elektronického pera. Zařízení pracující na technologii ebeam vyrábí několik společností jako jsou Nec, Epson a mnoho dalších. 26

27 Implementace interaktivní tabule do výuky 4. IMPLEMENTACE INTERAKTIVNÍ TABULE DO VÝUKY [2][11][12] Interaktivní tabule jsou zajisté mocným nástrojem a pomocníkem při výuce nejenom fyzikálních předmětů. Jako u všech pomůcek platí určitá pravidla, kdy je vhodné tuto pomůcku užít a jakým způsobem. V první řadě je zapotřebí si uvědomit, že fyzika je předmět experimentální. Většinu probírané problematiky je možné si názorně předvést reálným experimentem, případně výklad založit na praktických zkušenostech nebo nepřímém sledování běžných jevů, se kterými se žáci běžně setkávají v reálném životě. Vždy praktická osobní zkušenost, nejlépe podložena vícero vjemy, je pro zapamatování a osvojení znalostí mnohem přínosnější než pouhé memorování podložené, byť zdařilou, animací. Pokud je tedy možné probíranou látku fyzicky demonstrovat, pak aplet, animaci nebo jiný digitální materiál volíme pouze jako podružný zdroj informace. Před fyzickou demonstrací můžeme použít digitalizovanou formu na interaktivní tabuli k aktivaci žáků k přemýšlení nad daným jevem. Případně po pokusu je vhodné využít interaktivní tabuli k zopakování a procvičení nabytých vědomostí (nemusíme přenášet do učebny tolik pomůcek). Každopádně pokud je to jen trochu možné, tak i opakování a zkoušení žáků je mnohem vhodnější a přínosnější na fyzických pomůckách. Vždyť i nepovedený pokus může být správným podáním vysvětlen a obhájen. Žáci se přeci musí naučit demonstrovat a obhájit své znalosti a dovednosti. Interaktivní tabule je opravdu neocenitelným pomocníkem při demonstraci učiva, které bychom nedokázali nebo jen velmi obtížně fyzicky demonstrovat v běžném prostředí třídy nebo školní laboratoře. Pak i zprostředkovaná demonstrace je přínosnější než pouhý slovní výklad. Interaktivní tabule ve spojení s elektronickou laboratoří má své velké opodstatnění. Experiment můžeme s pomocí kamery promítat na tabuli, takže vše vidí zřetelně i žáci v zadních lavicích. Případně u jednoduchých, ale časově náročných experimentů jako např. přeměna skupenství vody na příkladu tání ledu, kdy pomocí 27

28 Implementace interaktivní tabule do výuky elektronického teploměru můžeme zaznamenávat změnu teploty, graficky znázornit v závislosti na čase a následně ve společné diskuzi s žáky rozebrat celý průběh sledovaného jevu. Tento pokus má jeden velký háček, je velice časově náročný. Využijeme-li tedy automatického záznamu změny teploty v závislosti na čase, pak v průběhu záznamu můžeme pokračovat ve výkladu učiva, případně teoreticky rozvinout předpoklad vývoje pokusu. V určitých úsecích pokusu se k němu vrátit, rozebrat aktuální situaci, porovnat s předpokladem. Dalším místem, kdy je vhodné využít interaktivní tabuli (pokud je k dispozici), je řešení početních příkladů u tabule, kdy při stavbě způsobu řešení je možné využít i samotné žáky. Za jejich práci u tabule je pak netrestáme dodatečným zápisem do sešitu. Zápis, který provedl žák na tabuli, můžeme vytisknout a žák si jej pak vlepí do sešitu. Samostatnou kapitolou je pak opakování učiva. Pro žáky je mnohem příjemnější opakování formou hry, kdy mohou soutěžit skupiny mezi sebou. Opakování pak může být formou testových otázek v apletu na interaktivní tabuli, případně různého přetahování objektů, seskupování frází do správných skupin. Na nových typech tabulí mohou soutěžit dva žáci současně. Interaktivní tabuli můžeme použít i jako pouhé projekční zařízení. V elektronické laboratoři můžeme připravit úlohu, kde pro uvědomění si (začlenění do podvědomí žáka) spojíme probíranou látku s nějakou pro žáka známou a příjemnou aktivitou. Např.: probíráme-li zrychlený pohyb, připravíme žákům úlohu, kdy dostanou za úkol pohybovat se před pohybovým čidlem s určitým zrychlením. Naměřené hodnoty vynesené do grafu pak srovnáme s ideální křivkou. Žáci mohou soutěžit, kdo se nejvíce přiblíží k ideální křivce. V tomto případě úloha může působit na žáky uvolňujícím a zároveň motivujícím způsobem, kdy do nudného teoretizujícího předmětu (jak je stále zakotven názor na fyziku v podvědomí velké skupiny rodičů, kteří následně tento názor přenášejí i na své děti) zaneseme i prvek pohybu (který je podvědomě spojen s oblíbeným tělocvikem) a soutěžního ducha (děti si rády hrají). 28

29 Implementace interaktivní tabule do výuky Podobných aplikací je možné vymyslet nepřeberné množství.!!! Pozor na příliš časté používání interaktivní tabule. Tabule pak není dostatečně atraktivní a ztrácí tak svou motivační funkci!!! 4.1. Výhody výuky s interaktivní tabulí Možnost snadné demonstrace jinak těžko demonstrovatelných jevů Motivace studentů (zapojením do různých aktivit, atraktivní vzhled prezentovaného materiálu, podpora mezipředmětových vztahů, možnost soutěžení, ) Možnost snadného záznamu probíhající aktivity, případně zápisu a následné jiné zpracování Nevýhody výuky s interaktivní tabulí [11][12] Často se nejedná přímo o nevýhody tabule jako takové. Většinou se jedná o špatný přístup k zařízení ze strany vyučujícího nebo vedení školy (které se snaží donutit učitele k maximálnímu využití zařízení, na které byly vynaloženy nemalé finanční částky). I ze strany rodičů je často škola mylně hodnocena podle počtu nakoupených interaktivních tabulí či četnosti jejich využívání. Tlak na vyučujícího na nadměrné využívání interaktivní tabule (i v případech, kdy to není vhodné). Sklouznutí k nahrazení praktických pokusů animacemi a jiným digitálním materiálem. Sklouznutí k odbourání klasického zápisu (žáci pouze klikají na tlačítka, často dále nerozvíjí schopnost ručního psaní). Neúměrné odbourávání používání tištěných publikací. 29

30 Implementace interaktivní tabule do výuky Nadměrné přetěžování zrakového ústrojí žáků (klasické černé nebo zelené tabule, jsou kontrastnější => příjemnější a šetrnější pro oči). Zhoršená čitelnost při nadměrném osvětlení (pro zápis do sešitu, čtení z knih potřebujeme větší intenzitu osvětlení, ale interaktivní tabule potřebuje pro správné zobrazení intenzitu osvětlení menší). Náchylnost na mechanické poškození (problematické zejména v době přestávek). 30

31 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli 5. SOFTWARE PRO VÝUKU FYZIKY NA INTERAKTIVNÍ TABULI Společně s rychlým rozmachem informačních technologií, podporou jejich rozšíření a zavádění do škol, se rozvíjí a ve velkém počtu i objevují různé počítačové programy, systémy a interaktivní publikace zaměřené na podporu individuální i hromadné výuky. Tento silný fenomén dnešní doby je společný snad pro všechny obory, humanitní či přírodovědecké a technické. Existuje velké množství podpůrných programů, které můžeme dělit podle: Způsobu licencování - jednoduše řečeno můžeme licence rozdělit do tří skupin: Software spadající do kategorie licencí podmiňující užívání softwaru uhrazením finančního poplatku pro možnost jeho užívání (placené programy). Software možný provozovat bezplatně pouze pro osobní účely (bezplatné pro nekomerční účely). Software možný provozovat za určitých podmínek bezplatně jak pro osobní, tak i pro komerční účely (je možné vyžadovat odměnu za výsledek vyprodukovaný pomocí tohoto softwaru). Často je označován jako open-source nebo freeware software. Vždy před instalací daného softwaru je velice důležité, důkladně se seznámit s podmínkami pro jeho použití. Často bývá s technikou (např. interaktivní tabule) dodán bezplatný autorský software (program pro tvorbu prezentací, které budou prezentovány na dodané interaktivní tabuli). Zásadní podmínkou, často uvedenou někde v dolní části textu: Všeobecné podmínky užívání produktu (které odsouhlasíte rozbalením, případně instalací programu), je možnost instalace programu a jeho použití pouze na počítači, na kterém je provozována interaktivní tabule tohoto výrobce, případně na osobním počítači 31

32 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli pedagoga (tvůrce prezentace) s tím, že nesmí být použit ve spojení s konkurenčním produktem. V praxi je tato podmínka velice často porušována (porušuje ji až 95% uživatelů- v našem případě škol). Školy, které často z různých projektů vybavují učebny technikou od různých výrobců. Prezentace vytvořené na softwaru jedné společnosti není většinou možné prezentovat na softwaru pro tabuli od jiné společnosti. Existují sice bezplatné prohlížeče, které je možné využít k projekci na jiném místě, ale jejich nedostatkem je nemožnost editace a uložení změn u připravené prezentace. Uživatelé volí tedy cestu nejmenšího odporu. Nainstalují konkurenční software k jiné tabuli, ale již si nikdo neuvědomí, že zásadním způsobem porušují licenční ujednání a tím i autorský zákon. V neposlední řadě velkou roli při výběru programů hraje cena, spousta uživatelů pak sáhne po bezplatných programech. Dnes již existují velice kvalitní programy k bezplatnému použití a existují i programy určené právě k tvorbě interaktivních prezentací pro interaktivní tabule. Sám jsem velkým zastáncem tzv. open-source programů (programy, které je možné bezplatně využívat, případně i upravovat). Pravda je, že tyto programy nemají takovou technickou podporu jako ty placené, ale v dnešní době, kdy na internetu existuje celá řada diskusních fór, tutoriálů věnovaných těmto produktům, se často stane, že uživatel získá rychlejší a pružnější odezvu od ostatních uživatelů při řešení obtíží s programem než od oficiální technické podpory placených programů. Dalším argumentem, proč využívat open-source programy, je jejich univerzálnost při jejich aplikaci s rozličným hardwarem. Často nejsou omezeny jen na operační systém od společnosti Microsoft, ale podporují i ostatní systémy (různé edice Linuxu, Mac, Android). Pak jsme tedy schopni plně interpretovat naší prezentaci na své tabuli běžící pod operačním systémem MS Windows, ale i u kolegy, u jiné společnosti na tabuli běžící na systému Linux či Mac (neděláme kompromisy). Hlavně programy jsou 32

33 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli volně šiřitelné a nic nestojí => s klidným srdcem můžeme dát program žákům k užívání, aniž bychom dělali cokoliv nezákonného. Žáky můžeme tedy plně a více zapojit do výuky. Je pro ně i mnohem zajímavější, když si mohou vyzkoušet i postavení na druhé straně barikády a přitom plně využít výukovou techniku. V neposlední řadě používání bezplatného programového vybavení dokáže ušetřit opravdu velké peníze. Ty pak můžeme použít k nákupu dalších pomůcek a vybavení, které při správném užívání dokážou více zkvalitnit a zatraktivnit výuku. Díky svému zaměstnání jsem se dostal ke společnostem, které se zapojily do projektu nahrazení co nejvíce placeného software za open-source. Využily faktu, že většina open-source softwaru má společné uživatelské prostředí pro různé operační systémy a výsledné soubory zpracované v tomto softwaru jsou bez problémů přenositelné ze stejného programu pracujícím na OS Linux na program pracující pod OS Mac či Windows. Využily tedy možnosti vyzkoušet si alternativní bezplatné programy na svém stávajícím placeném operačním systému. V provozech, kde nahrazující programy plně vyhovovaly, následně při obnově techniky přešly i na bezplatné operační systémy a zachovaly počítače s placeným operačním systémem pouze tam, kde to bylo nezbytné. Často se pak stalo, že zaměstnanci si nechali přeinstalovat své domácí počítače, čím z velké části je i zlegalizovali. Zrovna ve školství, kde se dnes několikrát převrátí každá koruna, než se uvolní pro nákup čehokoli, vidím v open-source jeden z možných způsobů, jak ušetřit a proto se v následujícím textu budu zabývat převážně bezplatnými, případně nízko nákladovými programy. 33

34 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Účelu použití Autorské programy sloužící k tvorbě interaktivní prezentace. Demonstrační již hotové programy, které umožňují demonstrování chování určitého jevu či situace. Některé umožňují tvorbu modelové situace a umožňují změnu parametrů vyvozujících daný děj během simulace. Experimentální laboratoře software společně s hardwarovým rozhraním, umožňující měření, záznam a další zpracování různých fyzikálních či chemických veličin. E-publikace interaktivní publikace, často učebnice rozšířené o interaktivní prvky. Podpůrné programy jako grafické editory, editory matematických rovnic, programy pro tvorbu animací, úpravu zvuku a další Autorský software Jedná se o program sloužící tvorbě samotné prezentace pro interaktivní tabuli. Často je součástí dodávky samotné interaktivní tabule. Renomovaní výrobci interaktivních tabulí (Promethean, SMART technologies) dodávají svůj vlastní software. Jeho velkou výhodou je cena, která je zahrnuta v ceně tabule, zajisté i často velice kvalitní podpora, možnost absolvování školení či workshopů a v neposlední řadě (hlavně u výše zmíněných) velké množství již vytvořených materiálů. Pro ty, kterým nevyhovují programy společně dodané s technikou, je možnost zakoupit si tzv. programy třetích stran, které jsou často univerzální pro většinu prodávané techniky, často mají širší škálu nástrojů použitelných při tvorbě dokumentů, možnost exportu výsledných prezentací do různých formátů. Bohužel opravdu často platí, že více 34

35 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli funkcí = větší nároky na schopnosti uživatele. Troufám si říci, že není mnoho kvalitních pedagogů ve svém oboru, kteří by vládli nadprůměrnými znalostmi a schopnostmi i v oblasti výpočetní techniky, obzvláště v práci s různými grafickými či animačními nástroji. Další možností jsou bezplatné programy (často tvořeny nadšenci, případně odborníky v rámci nějakého projektu), které, jak již bylo zmíněno, často dokážou plně nahradit ty placené Smart notebook Jedná se o autorský program pro interaktivní tabule společnosti Smart technologies, který je dodáván společně s interaktivní tabulí. Obrázek 6 - Smart notebook 11 Jedná se o základní nástroj k tvorbě interaktivní prezentace. Program vyniká jednoduchým uživatelským rozhraním, které je podobné programu MS Powerpoint (většině známý z kancelářského balíku MS Office). Proti MS Powerpoint, Smart notebook umožňuje vkládat rozličnější interaktivní obsah (flash animace, videa, ). Pokročilejší je zde i možnost výběru různých akcí vložených objektů v reakci na nějaký podmět (zmizení po přejetí myší, odlet obrázku daným směrem, ). Program obsahuje poměrně rozsáhlou knihovnu různých obrázků, animací a flashových aplikací. Obsah této knihovny je možné volně použít ve vlastních materiálech. Velkou nevýhodou je, že drtivá většina tohoto obsahu je v cizím jazyce, i když i s tím se nechá celkem dobře pracovat, pokud nepotřebujete v apletu použít české znaky, případně speciální symboly (kterých je bohužel fyzika plná). Pokud není možné zápis realizovat 35

36 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli jiným způsobem, pak si musíte vytvořit náhradu sami, případně použít aplet z jiných zdrojů. Každý ocení jednoduchost s jakou je možné v tomto programu kreslit objekty jednoduchých tvarů, seskupovat je a různě uzamykat. Je tedy pak možné například připravit žákům početní úlohu, kdy žák u tabule může přímo na i-tabuli úlohu vypočítat a přímo pod aktivní plochou, kde zapisuje svůj výpočet, může být uloženo řešení, které může sloužit pro následnou kontrolu. Velkou výhodou tohoto programu proti MS Powerpoint je možnost uložení zápisu provedeného na tabuli a následné práci s ním. Standardně je program dodáván bez matematického modulu, který je v případě potřeby možné dokoupit. Velkou výhodou je možnost přímého vložení apletů v swf formátu, který je ve velké míře využíván výrobci animovaných apletů, případně není pro běžného uživatele těžké si takovou animaci vytvořit. Swf formát je použit například u apletů v produktu společnosti Pachner: Fyzika zajímavě a pak tedy, při správném zápisu autora a zdroje, dokážete aplet přímo zakomponovat do své prezentace. Neztrácíte tak čas otevíráním dalšího programu a vyhledávání potřebného obsahu. Při práci v programu, např. při zakrývání správné odpovědi obrázkem, který nastavíte na odlet po kliknutí myší, je důležité si uvědomit, že obrázek odlétne trvale. Pokud si tedy uložíte změnu dokumentu po odletu obrázku, tak jste o něj nenávratně přišli. Obrázek je pak nutné znovu vložit do prezentace a nastavit. Program v posledních verzích umožňuje import prezentací vytvořených v originálním programu pro konkurenční tabule společnosti Promethean, případně otevřeného formátu iwb. Je nutné si ale uvědomit, že importování/exportování z/do jiných formátů nám nezaručí plnou funkčnost všech funkcí. 36

37 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Bohužel musím říci, že program je od verze 10 poměrně nestabilní a pomalý u obsáhlejších prezentací. Občas se tedy stane, že přijdete o rozpracovaná data z důvodu pádu Active inspire Tento program je autorským programem společnosti Promethean, který je dodáván k tabulím Activeboard. Obrázek 7 - Active ispire Ovládání programu není až tak intuitivní jako v případě konkurenčního Smart notebooku, ale při troše zkoušení se v něm také zorientujete. Active inspire má mnohem propracovanější modul pro správu třídy při používání hlasovacích funkcí. Samotná tvorba testu pro hlasovací zařízení je mnohem jednodušší a příjemnější než v předchozím případě. Tomuto programu bych vytkl zbytečnou robustnost v poslední verzi, jejíž příčinou je práce s programem při tvorbě obsáhlejších prezentací opravdu pomalá (podobnými problémy trpí i konkurenční program) Open-Sankoré Jedná se o velice pěkně propracovaný autorský program vyprodukovaným vrámci francouzko-švýcarského projektu Open-Sankoré zaměřeného na podporu vzdělávání. Obrázek 8 Open-Sankoré 37

38 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Program je open-source (je možné jej plně bezplatně využívat). Program podporuje většinu dnes prodávaných interaktivních tabulí, je nabízen pro operační systémy MS Windows, Linux (distribuce Ubuntu, Debian, ) i Mac OS. Jeho univerzálnost jej předurčuje všude tam, kde z nějakého důvodu jsou instalovány tabule různých výrobců, případně není zakoupen autorský program pro tvorbu prezentací nebo tabule jsou připojeny na počítač s jiným operačním systémem, než je podporovaný originálním programem. Uživatel se pak může spolehnout na stejné pracovní prostředí a je mu zaručena stejná funkcionalita na všech využívaných systémech. Na internetových stránkách věnujících se projektu Open-Sankoré je zveřejněno velké množství připraveného učebního materiálu, bohužel je většina ve francouzkém jazyce, stejně jako celý portál. Ovládání programu je opravdu jednoduché a intuitivní, po krátké chvíli se v něm zorientuje každý, kdo již má zkušenost s prací v jiných programech podobných MS Powerpoint. Program také umožňuje import/export do formátu iwb. Sám postupně převádím své prezentace do tohoto programu. Často jsem nucen prezentovat na různých místech. V českých školách bohužel také panuje trend nákupu vybavení podle ceny a tak je celkem běžné, že na jedné škole jsou instalovány tabule od dvou a více výrobců. Prezentace na zařízení jednoho výrobce s použitím licencovaného programu jiného výrobce je vysoce neprofesionální a často i nelegální, pak je často nejlepším řešením použít univerzální software třetí strany. 38

39 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli 5.2. Demonstrační software Phun Jedná se o jeden z bezplatných programů, který je možné použít pro jednoduché modelování základních fyzikálních jevů mechaniky v 2D rovině. Obrázek 9 - Phun 4.22 Autorem programu je Emil Ernerfeldt. Program vznikl jako jeho závěrečná práce při studiu na švédské Umeå University. Program je podporován operačními systémy Microsoft Windows, Mac i Linux. Osobně jsem jej testoval i pod Windows 8 a 8.1 na několika pracovních stanicích, jevil se jako stabilní. Program je distribuován v anglickém jazyce, jeho novější verze již nabízejí po nainstalování i volbu českého jazyka. Při prvním pohledu můžete nabýt dojmu, že se jedná o jednoduchou aplikaci tak pro žáčky základních škol, ale najde si své uplatnění i u ostatních. Pro malé děti je atraktivní jeho vzhled, který se snaží nabýt realistického dojmu, byť animovaného (základní rovina zelená-jako tráva, modrá obloha s pohybujícími se obláčky, ). Program nabízí relativně jednoduché a intuitivní ovládání. Základním pracovním nástrojem je kreslení, kdy můžete volit mezi kruhy a obdélníky. Nechybí zde ani možnost kreslení od ruky. Jednoduše tedy kreslíte Obrázek 10 - Phun - sříkající kapalina 39

40 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli objekty požadovaného tvaru a volíte jejich barvu. U každého objektu je možné navolit základní fyzikální vlastnosti materiálu (hustotu materiálu, koeficient tření, pružnost). Objekty je možné spojovat pevným způsobem, případně volným způsobem pomocí čepů (umožňujícími rotační pohyb). U volného spojení (čepu) je možné definovat i vlastnost motoru, kde můžete definovat rychlost pohybu, sílu motoru a způsob ovládání. K libovolnému bodu vytvořeného objektu je možné připojit pomyslný štětec, který po spuštění simulace vykresluje stopu pohybu zvoleného bodu objektu. Samozřejmostí jsou i nástroje umožňující zrcadlové otáčení, klonování či možnost úpravy měřítka objektu. Simulaci je možné libovolně spouštět či zastavovat. Také je možné zapínat/vypínat působení gravitace a odporu vzduchu, můžeme tedy porovnávat změny v chování sledovaného objektu na různých podmínkách. Aplikace umožňuje i zasahování během Obrázek 11 - Phun - zásah do běžícího modelu simulace (je možné působit na různé objekty na jednom místě popotáhnout, na jiném zatlačit) a následně pozorovat, jak se kterým zásahem běh simulace mění. Nejedná se o program, na kterém by měla být stavěna hlavní část výuky. Na druhou stranu práce s ním je velice jednoduchá a dle mého názoru dokáže zábavnou formou rozvíjet zájem dětí o fyziku jako o předmět, který není jen (jak je mylně zažito) jiná matematika plná různých definic a pouček. Program svou podstatou vybízí uživatele zkoušet vytváření svých vlastních modelů. Dokáže tedy podněcovat k rozvíjení fyzikální představivosti v oblasti mechaniky. Dle mého názoru, snad i faktu, že program je bezplatný, je možné jej provozovat na široké škále operačních systémů, program Phun by neměl chybět minimálně na žádné základní škole. 40

41 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Algodoo Je program volně navazující na výše zmíněný Phun. Program vznikl v dílně švédského týmu Algoryx Simulation AB při Umeå University. Obrázek 12 - Algodoo Program Algodoo je takovým malým bratříčkem profesionálního simulačního softwaru AgX Multiphysics ze stejné dílny. Algodoo je profesionální program pro edukační účely. Poslední verze programu Algodoo jsou šířeny bezplatně. Algodoo oproti Phun nabízí zdokonalené ovládací prostředí, přináší další nové nástroje, které znatelně rozšiřují jeho možnosti nasazení. Jedním z nových nástrojů je možnost zobrazení aktuálních hodnot do grafu během simulace. Samotný graf můžeme následně přímo vyexportovat do obrazového souboru formátu png, případně hodnoty použité pro vykreslení do grafu je následně možné exportovat Obrázek 13 - Algodoo - nakloněná rovina do textového souboru s příponou csv (jedná se o textový soubor, kde jednotlivé hodnoty jsou od sebe odděleny speciálním znakem, nejčastěji středníkem. Takovíto soubor je pak možné importovat k dalšímu zpracování např. do tabulkového kalkulátoru, případně do jiné databáze). 41

42 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Obrázek 14 - Algodoo - optika Další novinkou oproti Phun je nástroj laserového ukazovátka, který aktivuje modul pro modelování základní optiky. V momentu použití nástroje laserového ukazovátka se aktivuje možnost nastavení indexu lomu světla použitých materiálů. Následně je uživatel schopen pomocí malování vytvořit různé optické části (čočky, zrcadla, různé hranoly). Při správném nastavení lomu světla použitých materiálů je možné demonstrovat lom světla, princip čoček či zrcadel. Pokud nastavíme barvu zdroje světla, jsme schopni prezentovat i rozklad bílého světla na barevné spektrum. Na rozdíl od předchozích verzí je zde již funkční simulace vztlakové síly v kapalině u těles s malým rozdílem hustoty použitého materiálu. Tvůrci programu skvěle navázali na program Phun, zdokonalili již tak triviální ovládání Obrázek 15 - Algodoo - vztlaková síla a program rozšířili o další užitečné funkce. Program je plně kompatibilní s většinou interaktivních tabulí. Navíc na oficiálním fóru k programu je velká řada informací, která dokáže pomoci uživateli při řešení různých potíží s programem. Na internetu jsou ke stažení různé video tutoriály, které mohou sloužit jako úžasný návod, jak s aplikací pracovat. Dají se využít i jako bohatý zdroj nápadů, nemluvě o veřejné knihovně, kde je možné nalézt velké množství již vytvořených modelových situací. 42

43 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Tento program by neměl chybět na žádné škole. Program přináší celkem pěknou a zábavnou formu, která by mohla žáky více zapojit do výuky Step Jedná se volně šiřitelný software, jehož původním autorem je Vladimír Kuznecov. Je vytvořen pro grafické prostředí KDE, které je implementováno ve většině Linuxových distribucí. Bohužel program je podporován pouze na operačních systémech Linux. Pokud není interaktivní tabule provozována Obrázek 16 - Step na Linuxu (ale jak je u nás nejběžnější na počítačích s operačními systémy MS Windows), nezbývá nic jiného, než pro demonstraci pomocí tohoto programu využít LIVE CD s některou z distribucí Linuxu včetně této aplikace. Program, stejně jako předchozí dva programy, nám umožňuje simulaci různých dějů mechaniky a navíc i termiky. Nabízí mnohem sofistikovanější definici fyzikálních vlastností materiálů a prostředí než předchozí dva programy, ale chybí zde atraktivní grafické prostředí a zobrazení, které obsahuje Phun, či Algodoo. Program je tedy vhodný spíše k prezentaci fyzikálních jevů na středních školách, gymnáziích, případně pro jednodušší experimenty na vysokých školách. Pro žáky základních škol je Step málo atraktivní. I stabilita programu jako taková zatím není na valné úrovni, ale co se týče výhledu do budoucna, tak díky otevřené licenci, kdy zástupy nadšenců mohou program a jeho 43

44 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli součásti dále rozvíjet a upravovat, a díky všudypřítomnému trendu zlevňování, si myslím, že si program své uživatele najde KStars planetárium na PC (1) Pozorování a studium hvězdné oblohy patří mezi jedny z nejzajímavějších fyzikálních činností, které provozuje téměř každý, bez ohledu na své formální vzdělání. Program KStar je dalším programem z distribuce linuxových programů pro vzdělávání KDE, je bezplatný a je šířen pod licencí GNU-GPL. Bolestí tohoto programu je opět fakt, že je podporován pouze operačními systémy Linux. Jedná se o stejný problém, jako u programu STEP. Obrázek 17 - KStars Aplikace má opět celkem jednoduché ovládání, obsahuje mapy oblohy, popis jednotlivých objektů. Doslova dokáže přinést malé planetárium do nitra školní třídy. V programu naleznete informace o jednotlivých objektech, program také umožňuje simulaci pohybů jednotlivých objektů. Obsahuje kalkulačku pro snadné převody, případně výpočty pozorovacích úhlů. V programu si nastavíte svou polohu (bohužel z České Republiky je jako referenční bod pouze Praha. Pokud tedy chcete zadat svou přesnou polohu pro pozorování, musíte si jí zadat ručně). Program pak obsahuje něco jako kalendář, který je schopen vás upozornit na objekty možného pozorování, které budou ve vaší oblasti v následujících dnech, případně je možné si namodelovat, jaké bude rozmístění sledovaných objektů v určitý den. 44

45 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Jedním z mnoha modulů je modul pro spojení programu s teleskopem, který pak dokáže zařídit, abyste pozorovali skutečně to, co máte v oblasti zájmu na monitoru. Obrázek 18 - Edison Edison Výukový software Edison je produktem maďarské společnosti DesignSoft, českou lokalizaci a prodej programu v České Republice zajišťuje společnost Terasoft a.s. U nás je možné zakoupit program ve dvou verzích. Verze 4 stojí cca. 600 Kč a verze 5 samostatně pro 1PC stojí cca Kč a v multilicenci (pro více PC) je cca. za Kč. Obě verze vynikají intuitivním ovládáním, nabízí možnost skládání elektrického obvodu ve virtuálním 3D módu a nechybí ani možnost automatického generování schématu zapojení dle sestaveného obvodu na 3D podložce. Obrázek 19 - Edison - integrované obvody Bohužel je možné obvod sestavovat pomocí schématu zapojení pouze u dražší verze 5, verze 4 tedy umožňuje sestavení a úpravu obvodu pouze ve 3D prostředí. 3D prostředí je sice napohled pěkné a budí realistický dojem, ale při sestavování složitějšího obvodu je virtuální zapojení poněkud nepřehledné. Při špatném zapojení je pak zapotřebí zkontrolovat obvod podle schématu zapojení a ne vždy se při opravách odebere ten správný prvek. Na druhou stranu při zapnutí 45

46 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli simulace je běh simulace doplněn o zvukové i grafické prvky, které simulují reálný běh zařízení. Pokud špatně parametrizujete součástky obvodu nebo nekorektně zapojíte obvod samotný, program nasimuluje i poškození virtuálních součástek jako by se jednalo o součástku skutečnou. Novější verze (verze 5) má z mého pohledu přehlednější ovládání, jinak vyniká rozšířenou základnou součástek, měřících přístrojů i možností volby vzhledu pracovní 3D plochy. Pokud bych se měl rozhodnout, jakou verzi pořídit, asi bych se rozhodoval podle školy, pro kterou by se software pořizoval. Myslím si, že levnější verze 4 je plně dostačující pro základní školy. Pokud by to bylo jen trochu možné, raději bych volil novou verzi 5. Pro střední školu bych každopádně volil dražší verzi 5, která navíc přináší mnohem širší základnu polovodičových součástek a různých logických a integrovaných obvodů. Každopádně, pokud škola nedisponuje experimentální sadou pro výuku elektronických obvodů a nedisponuje dostatečnými financemi k zakoupení reálné experimentální sady, je tento program celkem pěknou alternativou, kde navíc nehrozí riziko poškození součástek nedbalým zacházením, případně přehlédnutou chybou v zapojení obvodu Newton Obrázek 20 - Newton 2 Jedná se virtuální laboratoř v oboru mechaniky z produkce maďarské společnosti DesignSoft. V České Republice je možné software zakoupit ve dvou verzích (ver.2 a 3), cena je podobná jako u programu Edison. Mělo by 46

47 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli se jednat o software se stejným zaměřením jako software Algodoo. Na rozdíl od Algodoo však Newton nabízí 3D prostředí, které není zas tak dokonalé. Sice výsledný efekt je opravdu pěkný, ovšem ovládání, kdy potřebujete mechanicky propojit jednotlivé součásti, je ve 3D prostředí poněkud obtížné a časově náročné. Obě v České Republice distribuované verze jsou vhodné spíše k demonstraci pohybu, jeho změny a přenosu. Výrobce již nabízí program ve verzi 4, která by měla přinést možnost parametrizace materiálů a komponent jako je u Algodoo včetně modulu pro optiku. Bohužel jsem tuto novou verzi nebyl schopen otestovat, v Čechách není nabízena a testovací verze ze stránek výrobce si mi nepovedla ani stáhnout. Pro stažení demo verze je vyžadována registrace, ale zdá se, že jejich ové adresy jsou na straně českých serverů blokovány. Nicméně jsem zhlédl několik prezentačních videí, kde se zdá, že se opravdu přiblížili k možnostem, které nabízí švédský Algodoo. Bohužel způsob práce ve 3D prostředí se jim (i podle prezentačních videí) opět nepovedl. Při práci s programem ztrácíte čas poměrně přesně vyžadovaným usazováním jednotlivých komponent (do třech směrů). Pokud bych se měl rozhodnout, zda zakoupit neohrabaný program Newton, který ani nemohu poskytnout žákům k práci na doma, nebo program Algodoo, který je opravdu příjemně ovladatelný a nabízí bezplatnou variantu, kterou mohu doporučit žákům k instalaci domů, není rozhodování těžké. Jasně bych volil program Algodoo. 47

48 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Fyzika zajímavě Jedná se o ucelený soubor spíše interaktivních učebnic fyziky od vydavatelství Pachner. Dílo je rozdělené na 9 programů: Mechanika, Termika, Kapaliny a plyny, Optika, Elektřina 1 a Elektřina 2, Atomistika a Astronomie, 333 fyzikálních pokusů a v neposlední řadě Animace. Každý program je plný animovaných apletů, doplněných o spoustu doplňujících informací. Obrázek 21 - Edice Fyzika zajímavě Programy je možné zakoupit samostatně, cca. za 550 Kč za samostatnou licenci, případně cca Kč za školní multilicenci. Zajímavou nabídkou je možnost zakoupit celý set programů, kdy samostatná licence stojí cca Kč a školní multilicence Kč. Při koupi celého balíčku, je navíc přidán program Technika zajímavě. Obrázek 22 - Fyzika zajímavě - Mechanika Dle mého názoru není příliš vhodné využívat učebnice jako hlavní stavební prvek vyučovací hodiny. Je zde příliš mnoho informací. Není ale na škodu použít některou názornou animaci, kterou můžeme Obrázek 23 - Fyzika zajímavě - Mechanika - volný pád následně se žáky rozebrat. Dovolím si tedy říci, že základní programy ze souboru Fyzika zajímavě jsou vhodné spíše pro žáky jako alternativní výukový materiál na doma. Pro učitele jsou pro tvorbu vyučovací hodiny vhodné programy: Fyzika zajímavě-animace (kde je soubor všech apletů použitých 48

49 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli v e-učebnicích Fyzika zajímavě; aplety jsou přehledně uspořádány a je možné je tedy přímo zapojit do výuky na interaktivní tabuli) a Fyzika zajímavě fyzikálních pokusů (program je sice uzpůsoben na práci s interaktivní tabulí, ale jedná se spíše o soubor námětů pro učitele při přípravě na opakovací hodiny, případně fyzikální měření a pokusy). Animace a fyzikální aplety uvedené v tomto souboru programů neoplývají nijak skvělým grafickým provedením, zato dokážou mnohdy až úžasně jednoduchou formou demonstrovat probíhající děje a jsou opravdu jednoduché na ovládání. Do každé školy bych se přimlouval zakoupit alespoň Fyzika zajímavě-animace a 333 fyzikálních pokusů. Žákům, kteří mají o fyziku zájem, bych pak doporučil práci s ostatními programy z této řady Aplety pro MS Excel z Jedná se o webové stránky zaměřené na podporu výuky s využitím počítačů. Obrázek 24 - Aplet - Optika Na stránkách naleznete aplety pro podporu výuky nejen fyzikálních předmětů. Jedná se o aplety pro tabulkový kalkulátor MS Excel a jeho obdoby. Od roku 2013 již není možné většinu těchto apletů bezplatně využívat ve výuce. Bezplatně je možné je využívat pro domácí použití, pro školu je možné zakoupit licenci pro užívání jakéhokoliv programu ze stránek e-učitel za 250 Kč za rok. 49

50 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli 5.3. Experimentální laboratoře Na našem trhu můžeme nalézt systémy experimentálních laboratoří od několika společností. Dnes je velká část dodávaného softwaru a předpřipravených úloh v českém jazyce. Experimentální laboratoř je vlastně soubor elektronických senzorů a měřidel, které jsou připojeny k počítači vybavenému softwarem, který je schopen zaznamenávat a často i zpracovávat naměřené hodnoty. Zaznamenaná data můžeme tedy prezentovat i na interaktivních tabulích. Většina společností nabízejících tyto systémy, často v rámci školení, ponechává vyučujícímu jeden základní detektor i s programem k vyzkoušení, případně nabízejí zapůjčení na nějakou dobu. Bohužel se často stává, že věnované zkušební detektory se ocitnou v zapomnění někde ve skříni fyzikálního, případně matematického kabinetu. Jen během posledního roku jsem realizoval nějaké instalace techniky na čtyřech školách a hned ve třech z nich jsme nalezli ve skříních nepoužívané pohybové detektory systému experimentální laboratoře CMA Couch, které mohli být velice přínosné pro zpestření výuky ve fyzice či matematice. Myslím si, že takových to pokladů na zaprášených policích v kabinetech našich škol můžeme nalézt opravdu dost CMA Couch 6 Tento systém obsahuje velké množství senzorů a měřidel, které je možné samostatně dokupovat. Obrázek 25 - CMA Couch 6 Program dokáže spolupracovat se senzory a měřidly jiných výrobců. Umožňuje jak záznam, tak i zpracování 50

51 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli měřených údajů. Velkou výhodou je možnost tvorby a přehrávání jednoduchých animací, které mohou sloužit k zadávání úloh žákům a k procvičování jejich znalostí. Následné praktické měření může sloužit k ověření předpokladů a vypočtených hodnot. Program umožňuje naměřené hodnoty automaticky vynášet do grafů, zobrazovat tak různé závislosti, případně exportovat data pro další zpracování v jiném programu. Pro testování jsem měl k dispozici ultrazvukový detektor vzdálenosti, jedná se o velmi pěknou pomůcku použitelnou při výuce pohybů. Použitelný je i při probírání vlnění. Velkou slabinou tohoto systému je chybějící překlad do českého jazyka. Zrovna tento program i s detektorem jsem objevil zapadlý v kabinetu matematiky jedné základní školy. Učitelka, která jej získala na nějaké matematické konferenci, jej založila do skříně jako nepoužitelný (přeci chybí ostatní detektory a program je v angličtině). Místní fyzikář velmi rád tento nepotřebný produkt nechal přepsat do svého inventáře a s velkým potěšením upravil schéma právě probíhajícího vyučování, kde právě probírali pohyb hmotného bodu. Když žáci dostali za úkol pomocí snímaného pohybu po třídě vykreslit na tabuli podobnou křivku té zadané, zapojili se i ti, pro které fyzika normálně není nijak zajímavá. Dokonce se zapojili i do následné diskuze o probíhajících dějích. Obrázek 26 - CMA Couch 6 - rovnoměrně zrychlený pohyb 51

52 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Pasco Stejně jako u systému Coach obsahuje tento systém velké množství senzorů a měřidel, které lze zakoupit v balíčcích, případně dokupovat podle potřeby samostatně. Obrázek 27 Pasco -Capstone Výrobce dodává již připravené tématické demonstrační sady. Programové vybavení přináší pěkně propracované pracovní prostředí s intuitivním rozvržením prvků. Je zde kladen důraz na koncentrování důležitých prvků do světlého středu v tmavě lemovaném prostředí, jehož následkem je strhávána pozornost žáků k důležitému dění soustředěném ve světlé ploše. Žáci pak nejsou vyrušováni v danou chvíli nepodstatnými prvky, které jsou soustředěny v tmavých pásech po stranách. Program je uzpůsoben pro práci na interaktivní tabuli, i když interaktivní tabule není nutností. Každopádně spojení s interaktivní tabulí dokáže zatraktivnit výuku. Program umožňuje tvorbu prezentačních listů, kde je možné prezentovat naměřené hodnoty, v reálném čase je vykreslovat do grafů, které mohou být doplněny poznámkami a obrázky. Naměřené hodnoty je možné dále exportovat pro další zpracování v programech jiných výrobců Vernier Stejně jako u předchozích systémů i systém Vernier nabízí opravdu velkou škálu měřících pomůcek. Systém jako takový je nabízen v různých balíčcích, s možností budoucího rozšiřování. 52

53 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli V systému Vernier je možné nalézt i přenosnou měřící jednotku, která umožňuje Obrázek 29 - Vernier - Labquest Emulator provádět měření i v terénních podmínkách a následné zpracování naměřených hodnot. Samotné programové vybavení nám nabízí hned několik programů. Jedním z programů je virtuální měřící rozhraní Labquest Emulator, tvářící se jako přenosná měřící jednotka. Dalším programem tohoto systému je program Logger. Společnost Vernier jej distribuuje ve dvou variantách. v extra placené variantě PRO a v bezplatné variantě Lite. Varianta Lite sice neobsahuje některé funkce svého placeného bratříčka, ale Obrázek 28 - Vernier Logger Lite dle mého názoru je pro školní potřeby zcela dostačující. Program Logger umožňuje záznam, grafické zobrazení naměřených hodnot a jejich další zpracování. Velkým kladem systému Vernier je velké množství již vytvořených námětů a postupů v českém jazyce, navíc tyto postupy a náměty přímo navazují na učebnice fyziky od vydavatelství Prometheus. 53

54 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli 5.4. E- publikace Další samostatnou kapitolou jsou různé elektronické učebnice. Takových to programů existuje nepřeberné množství. Dle mého názoru nejsou tyto programy přímo vhodné jako primární stavební prvky vyučovací hodiny. Generálně řečeno, učebnice by měli být ponechány žákům primárně jako nástroj sloužící k domácímu opakování a utvrzování probírané látky. Je to něco, čím žák může sám navázat na zkušenosti získané ve škole. Téměř vždy elektronické publikace přinášejí oproti papírovému vydání další přidanou hodnotu a to různé animace, videa nebo názorné aplety. Většina moderních e- učebnic je uzpůsobena práci na interaktivní tabuli. Pokud tedy máme interaktivní tabuli a nějaké e-publikace, můžeme žákům zpestřit výuku pěkným videem či apletem Fyzika i-učebnice od vydavatelství Fraus Jedná se o digitální formu stejných papírových učebnic rozšířených o velké množství interaktivních doplňků (různých videí a animací). Obrázek 30 - Fraus - Učebnice fyziky Učebnice je pěkně zpracovaná, ovládání je vcelku jednoduché, velkým přínosem je možnost zakládání záložek a zadávaní jejich odkazů do prezentačních materiálů. Také možnost zápisu poznámek je velice příjemná. Velkým záporem těchto učebnic je nutnost připojení k internetu, které slouží k ověření oprávněnosti užívání (program ověřuje zakoupenou licenci a uživatele). Učebnici je možné zakoupit jak pro domácí užívání, tak i v licenci pro školy. 54

55 Software pro výuku fyziky na interaktivní tabuli Zebra- Fyzika Je to multimediální učebnice fyziky od ostravské společnosti Zebra Systems s.r.o. Program je určen pro žáky základních a středních škol. Jedná se o přehledné shrnutí fyzikální látky probírané na ZŠ a SŠ doplněné o spoustu obrázků, animací a zvukového doprovodu. Obrázek 31 - Fyzika - Zebra interaktivní tabule). Ovládání je celkem jednoduché, je použitelné i na dotyková zařízení (včetně Fyzika v prádelně Jedná se o tematický program, jehož autorem je RNDr. Jaroslav Kusala. Program vysvětluje fyzikální děje probíhající při běžných úkonech v běžném životě jako je v tomto případě praní prádla. Obrázek 32 - Fyzika v prádelně 55

56 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli 6. TVORBA OBSAHU PRO INTERAKTIVNÍ TABULI [2][11] Materiály používané na interaktivních tabulích jsou víceméně prezentace, které mohou být vytvořené v různých programech pro elektronické prezentace, umožňující přímé ovládání, zápis z projekční plochy nebo přímé zadávání dat z připojených zařízení. Můžeme použít již někým připravené materiály, případně si vytvořit vlastní v některém z programů zmíněných výše v části 5.1 Autorský software, v MS PowerPoint nebo jiném. Tyto programy slouží k tvorbě prezentace, kde vytváříme jednotlivé listy s textovým, obrazovým nebo jiným obsahem, případně s přímým odkazem na jiné programy. Jednotlivé listy na sebe tematicky navazují a udávají tak posloupnost, v jaké je vykládaná látka prezentována. Při tvorbě prezentace je důležité jednat dle několika základních pravidel: Správná volba velikosti, typu písma, barvy písma a pozadí Písmo volíme nejlépe bezpatkové a co nejméně graficky složité, je pak mnohem čitelnější a nedochází k nežádoucí únavě očí. Při volbě barev je nutné si uvědomit, jaký kontrastní poměr jednotlivé kombinace barev přinášejí. Při příliš velkém kontrastním poměru je písmo čitelné, ale dochází k nadměrné zátěži očí a z toho plynoucí únavě. Naopak, pokud je kontrastní poměr barev příliš malý, je obtížné rozlišit text od pozadí, text je pak nečitelný. Vyvážené množství zobrazovaných informací Příliš velké množství informací na promítané stránce, případně přílišná grafická úprava odvádí pozornost žáků od výkladu. Lidé mají tendenci soustředit se na informace na tabuli a nesoustředí se na výklad. 56

57 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli Velké množství informací na promítané ploše dokáže žáky demotivovat od soustředění se na další obsah výkladu. Příliš si dopředu nepřipravovat řešení a popis problémových úloh Během vlastní praxe jsem dospěl k závěru, že přílišné předpřipravení řešení (i skrytého) do prezentace ochuzuje vyučovací hodinu a případnou diskuzi. Pokud je přednášející v časovém tlaku, inklinuje k dřívějšímu vytažení připraveného řešení na místo dokončení diskuze a tedy motivace k dořešení problému žáky. Dalším negativem je nerozvíjení ostatních činností žáků, jako např. kreslení náčrtků, schémat atd. Vždyť náčrt je již připraven, žáci pak nemusí nic kreslit, pouze využívají již hotové a nejsou nuceni rozvíjet vlastní představivost. Můžeme tady říci, že platí: méně znamená více. V prezentaci by měli být pouze hlavní body, které budou následně rozvíjeny ústně, nejlépe diskuzí při řešení reálného problému. To na co žáci přijdou sami, si lépe zapamatují a lépe propojí s již nabytými vědomostmi a zkušenostmi. Často při tvorbě prezentace pro interaktivní tabuli narazíte na problém chybějících, případně nevyhovujících apletů. Nezbývá pak nic jiného než si aplet, obrázek vytvořit sami. Zvláště ve fyzice platí, že reálný pokus je mnohem přínosnější než počítačová aplikace. Bohužel často není možné zajistit potřebné pozorovací podmínky, případně možnost vyzkoušení všem studentům (sám jsem si vyzkoušel, že když vzdálenější žáci nemohou dobře pozorovat co se děje, přestanou sledovat výklad, nudí se a začnou hodinu narušovat). Řešením je předvést reálný pokus a následně diskutovat o pozorovaném jevu, případně provádět opakování s pomocí počítačové animace (jejíž autenticita je žákům prokázána předchozím pokusem). Žáci přirozeně nevěří tomu, co reálně nevidí, nevyzkouší. Součástí této práce jsou vytvořené vzorové aplety a testy, které jsem sám otestoval ve výuce při své souvislé pedagogické praxi. Vytvořené aplikace nejsou sice tak dokonalé 57

58 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli jako profesionálně vytvořené, ale pro potřeby výuky jsou dostatečné. Do tvorby podobných materiálů je možné zapojit i žáky samotné, žáci si tak procvičí své vědomosti a to nejen z fyziky. Při tvorbě těchto materiálů byly použity tyto programy: Google SketchUp 8 free bezplatný program pro nekomerční využití, k tvorbě 2D a 3D obrázků. V mém případě jsem tento program použil k nakreslení 2D grafických podkladů pro flashové animace (Ověření pravosti zlaté koruny pověst o Archimedovi, jedná se o aplikaci Archimédova zákona; Princip hydraulického zvedáku hydraulická sestava dvou spojených stříkaček o různých plochách pístů, aplikace Pascalova zákona) Gimp 2.8 bezplatný program pro úpravu grafických souborů (obrázků). Použil jsem k rychlé tvorbě animace z na sebe navazujících obrázků vytvořených v Google SketchUp. Aligator flash designer bohužel placený program pro tvorbu flashových animací. Existují i bezplatné obdoby, ale tento program je z hlediska jednoduchosti a množství svých funkcí optimální volbou pro uživatele běžných počítačových znalostí. Tento program byl použit k finální tvorbě flashových animací. Smart notebook 11 autorský software dodávaný k interaktivním tabulím Smartboard od společnosti SMART Technologies. Tento program byl použit k tvorbě základních prezentací a testů. 58

59 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli 6.1. Aplet - Pistole Příloha: premena_energie_pistole.swf Obrázek 33 - Flash animace - princip vzduchové pistole Flashová animace principu vzduchové pistole. Tato animace znázorňuje princip vzduchové pistole Bajkal IZH 53M. Na principu této pistole je možné jednoduchým způsobem prezentovat přeměnu potenciální energie na kinetickou a zpět. U tohoto apletu nesmíme zapomenout zmínit fakt, že energie stlačené pružiny je též potenciální energie. Pružina může tedy sloužit k akumulaci mechanické energie. Při výkladu byl tento aplet použit společně s ukázkou funkce skutečné vzduchové pistole. Praktická ukázka se ukázala jako velice motivační, žáci si mohli vyzkoušet pistoli natáhnout a vystřelit bez projektilu. Pro většinu z nich se jednalo o neznámou novou činnost, byli překvapeni rychlostí projektilu, tuhostí pružiny i sil, které citelně působí při výstřelu. Po vyzkoušení vzduchové pistole žáci diskutovali, jakým způsobem asi pistole pracuje. K mému překvapení sami velice rychle odhalili samotný princip. Následně na apletu si žáci sami pod drobným vedením odvodily a vysvětlili jednotlivé děje probíhající v pistoli při jednotlivých úkonech a ověřili si své předpoklady. 59

60 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli 6.2. Aplet Ponorka Příloha: ponorka.swf Animace ve flashi prezentující závislost vztlakové síly na průměrné hustotě ponořeného tělesa. Animace prezentuje na zjednodušeném příkladu princip zanořování a vynořování ponorky. Ukazuje žákům, že i tělesa vyrobená z těžkých materiálů (které sami o sobě neplavou) se dokážou udržet na hladině, případně aktivně měnit hloubku ponoru. Opět i tento aplet je vhodné použít na do vysvětlení, případně rozebrání probíhajících jevů při pokusu nebo k opakování. Ideálně by měl použití apletu předcházet pokus. Pro fyzikální pokus si vyrobíme miniponorku z prázdné plastové lékovky, ocelových vrutů a hadičky. Materiál a nástroje k výrobě: prázdná plastová lékovka, dva ocelové šrouby, hadička, tavná pistole, nůž a izolační páska. Postup výroby: 1. Po celém povrchu dna vyřízneme velký otvor (případně několik menších). 2. Tavnou pistolí přilepíme rovnoměrně šrouby na boky lékovky tak, aby nepřekrývaly otvory a nepřevracely ponorku. 3. V horní části lékovku propíchneme a vsadíme do ní hadičku. 4. Hadičku utěsníme tavnou pistolí nebo izolační páskou. 60 Obrázek 34 - Flash aimace - princip ponorky

61 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli Hotovou ponorku vložíme do nádoby s vodou, otvory ve dně natéká do ponorky voda a vytlačuje vzduch hadičkou ven. Když je ponorka plná vody, ponoří se až na dno. Pokud do hadičky foukneme vzduch, vzduch vytlačí vodu (změní se průměrná hustota ponorky) a ponorka začne stoupat. Uvolníme-li konec hadičky, začne voda vtékat do lékovky, vytlačovat vzduch a ponorka klesat ke dnu). Pokus provede několik žáků a s ostatními diskutují o probíhajících dějích (pokus slouží jako důkaz pravosti děje), žáci pak na apletu demonstrují pozorovaný jev, diskutují a do obrázku zastavené aplikace dokreslí jednotlivé působící síly. Pro zpestření vyučovací hodiny a zvýšení zájmu žáků o průběh pokusu, dostali žáci za úkol dopravit ponorku na určitou hloubku v co nejkratším čase a co nejpřesněji. Tato malá hra dokázala zapojit i žáky, kteří se normálně do průběhu vyučovací hodiny nezapojují. Aplet ve spojení s pokusem atraktivní formou dokáže zapojit celou třídu. Žáci zvyklí na podobný způsob výuky si dokážou většinu jevů odvodit sami (vyučující pouze upřesňuje závěry žáků a doplňuje o opomenuté závěry) Aplet Císařská koruna Příloha: vztlakova_sila.swf Animace ve flashi prezentující závislost vztlakové síly na objemu ponořeného tělesa. Animace vychází z legendy o Císařské koruně, podle níž císař podezíral svého zlatníka z podvodu a krádeže při výrobě nové zlaté koruny. Zavolal si Archiméda, v té době již známého pro svou Obrázek 35 - Flash animace - vztlaková síla (legenda) 61

62 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli posedlost hledáním pravidel a závislostí k vysvětlení jakýkoliv známých dějů, a přikázal mu ověřit pravost koruny (že je vyrobená z dodaného množství zlata), aniž by korunu poškodil. Archimédes, který se zadaným úkolem trápil (není divu, úkol byl podmíněn jeho životem či smrtí), se šel dle legendy poradit se svým otcem do místních veřejných lázní. Když dosedal do džberu plného vody, voda, kterou svým tělem vytlačil, vytekla na podlahu a on si v tu chvíli uvědomil, že tento jev by mu mohl pomoci úkol vyřešit. V euforii vyskočil z vody a nahý běžel městskými ulicemi domů, křičíc: Heuréka (Našel jsem to přišel jsem na to). Po té uspořádal před císařem pokus, kdy na jednu stranu váhy položil testovanou korunu a na druhou misku zlato o stejné hmotnosti. Když ponořili váhu do vody, tak miska s korunou byla výše než miska se zlatem. Císaři pak na jiných předmětech vyrobených z jiných kovů (olovo, železo) dokázal platnost své teorie. Aplet je vhodné použít při výuce až po fyzickém pokusu k vysvětlení dějů, případně k opakování učiva. Pro fyzikální pokus s Archimédovými váhami potřebujeme kousek běžné modelíny, kousek plovoucí modelíny, provázek, pevnou tyčku a průhlednou misku s vodou. Na střed tyčky uvážeme provázek pro držení (vytvoříme rovnoramennou váhu) a na jeho konce (stejně daleko od středu) navážeme stejně těžké kousky modelíny, na jedné straně např. kroužek ze směsi obyčejné a plovoucí modelíny a na druhé kouli z obyčejné modelíny. Kroužek i koule mají stejnou hmotnost, tyčka (rovnoramenná váha) je ve vodorovné poloze. Žáci budou diskutovat, proč je tyčka ve vodorovné poloze, co se stane, když zavěšené předměty ponoří do vody. Po ponoření předmětů rozebereme, co se stalo, pak na apletu na interaktivní tabuli (dobře viditelné pro všechny žáky ve třídě) diskutujeme o probíhajícím ději. Žáci již ze získaných vědomostí z předchozích hodin dokážou pod vedením vyučujícího popsat samotný děj. 62

63 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli V apletu není připravena skrytá vrstva s působícími silami. Hlavním důvodem je fakt, že pokud se vyučující dostane do časového presu, inklinuje k zobrazení tohoto skrytého obsahu. Výklad je pak ochuzen o problémové řešení jevu samotnými žáky (na co přijdou žáci sami, snadněji chápou a lépe si pamatují). Pro ověření funkce apletu při výuce jsem výklad stejné látky v jedné třídě zvolil v kombinaci s ukázkou z animovaného seriálu: Byl jednou jeden vynálezce a ve druhé třídě s fyzickým provedením pokusu. Obě skupiny žáků byli přibližně na stejné úrovni, obě skupiny se do výuky a diskuze nad apletem zapojili na první pohled stejně (hodina je bavila). Další vyučovací hodinu se při opakování ukázalo, že skupina, která pracovala s apletem po reálném pokusu, měla lépe zažité poznatky z výkladu a žáci dokázali snáze vysvětlit zmíněný děj než žáci, u kterých výklad probíhal pouze teoreticky s ukázkou ze seriálu Aplet Hydraulický zvedák Příloha: pascaluv_zakon.swf Animace ve flashi prezentující zjednodušený princip hydraulického zvedáku, hydraulických brzd atd. na dvou spojených stříkačkách s písty o různých plochách. užití obdobné. Stejně jako u předchozích apletů je jeho Začneme pokusem (stejný pokus, jako je znázorněn v apletu). Spojíme dvě injekční stříkačky s písty o různých plochách hadičkou, naplníme stříkačky vodou. Na píst jedné ze stříkaček položíme např. kilové závaží, žáci si vyzkouší zatlačit druhý píst a pozorují, co se stane. Diskutují, jak se bude soustava chovat, pokud přendají závaží na píst druhé stříkačky a budou tlačit na volný píst. Ověří 63 Obrázek 36 - Flash animace - princip hydraulického zvedáku

64 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli si své závěry z diskuze, provedením na stříkačkách. Na apletu si celou problémovou situaci detailně rozeberou. Během diskuze je vhodné nechat soustavu stříkaček kolovat ve třídě, žáci si zkoušejí, jak se soustava chová, zda jejich předpoklady jsou správné. Do apletu zkusí dokreslit síly a diskutují, na čem závisí fakt, že pro zvednutí závaží položeného na větším pístu je zapotřebí menší síly než když závaží je na menším pístu a oni působí na větší píst. Pod vedením by žáci měli dospět k poznatkům, že čím větší je rozdíl v obsahu pístů, tím menší silou je nutné působit na menší píst, ale po delší dráze, pro zvednutí stejně těžkého tělesa Prezentace Archimédův zákon Příloha: archimeduv_zakon.notebook Jedná se o jednoduchou prezentaci, sloužící jako doplněk pro výkladovou hodinu. Obrázek 38 - Prezentace - Archimédův zákon záložka pro výpočet Na začátku prezentace je několik příkladů pro opakování předchozího učiva. Po opakování následuje fyzikální pokus, který na základě nestlačitelnosti kapalin dokazuje znění Archimédova zákona: (19) Těleso ponořené do tekutiny je nadlehčováno vztlakovou silou, jejíž velikost se rovná tíze kapaliny stejného objemu, jako je objem ponořené části tělesa. Obrázek 37 - Prezentace - Archimédův zákon - opakování předchozí látky 64

65 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli Na pokus navážeme rozebráním sledovaného jevu na apletu od společnosti Pachner. S žáky odvodíme vzorec pro vztlakovou sílu. Přejdeme k dalšímu pokusu (císařská koruna), zmíníme se o legendě o objevu Archimédova zákona. Pokus s žáky rozebereme (žáci si uvědomí, že vztlaková síla závisí na objemu ponořeného tělesa). Pokud zbývá čas, můžeme provést další pokus (vejce ponořené ve vodě mění se slaností vody hloubku ponoru). Pokus je pro žáky atraktivní, v diskuzi si žáci uvědomí, že vztlaková síla kapaliny závisí i na hustotě kapaliny. Posledním listem prezentace je list připravených poznámek pro žáky k zápisu do sešitu. Obrázek 39 - Prezentace - Archimédův zákon - vložený aplet od společnosti Pachner Obrázek 40 - Prezentace - Archimédův zákon - zápis do sešitu 6.6. Prezentace - Opakování kapalin Příloha: Opakovani_kapaliny.notebook Jedná se o jednoduchou prezentaci pro opakovací hodinu na téma: Kapaliny. Hodina začíná společným vyplněním testu ABCD, kdy k tabuli přistupují jednotlivě žáci a vyberou dle nich správnou odpověď, následně 65 Obrázek 41 - Prezentace - Opakování kapalin - test

66 Tvorba obsahu pro interaktivní tabuli u každé otázky probíhá společná diskuze žáků k dané otázce s odůvodněním správnosti volby. Pro tento test byla použita originální aplikace z galerie Smart notebook. Pro její nevýhody, pro stejnou hodinu v jiné třídě byl vytvořen test ve Smart notebook alternativním způsobem (příloha: Opakovani_kapaliny_v2.notebbok). Nevýhody testového apletu: Největší nevýhodou testové aplikace z galerie je umístění ovládacích prvků. Prvky jsou umístěny v horní části zobrazovaného okna, takže většina žáků nebyla schopna přepínat mezi otázkami (nedosáhly na ovládací prvky aplikace). Další nezanedbatelnou nevýhodou této aplikace je nemožnost vložit do zadání nebo odpovědí jiné symboly (případně obrázky nebo zlomky) než běžné znaky => pro velkou část fyzikálních témat je tato aplikace nepoužitelná. Dále prezentace pokračuje apletem PATŘÍ/NEPATŘÍ, kdy se žáci musí rozhodnout, které vlastnosti (uvedené ve spodní části pracovního okna) patří do základních vlastností kapalin a které ne. Opět jednotlivě přistupují žáci k tabuli, každý žák si vybere jednu vlastnost a přiřadí do správného sloupce. Svoji volbu pak musí obhájit v diskusi se spolužáky. Nevýhody apletu PATŘÍ/NEPATŘÍ: Obrázek 42 - Prezentace - Opakování kapalin - patří/nepatří Nepodporuje jiné než běžné znaky. 66